Sauron bauen: Der semi-humanoide Roboter – Komplettanleitung mit Arduino Mega 2560

Komponenten und Zubehör

Arduino Mega 2560	×1
1Sheeld (Bluetooth-Shield für Smartphone-Sensoren)	×1
Android-Smartphone (für 1Sheeld-App)	×1

Benötigte Werkzeuge

• Lasercutter (für Holz- und Bauteile)

Apps und Online-Dienste

• Arduino IDE
• 1Sheeld Mobile App (Google Play)
• 1Sheeld Bibliothek für Arduino

Projektbeschreibung

Inspiriert von Sauron aus „Der Herr der Ringe“ entsteht ein menschengroßer, semi-humanoider Roboter mit:

• 2 Armen mit je 3 Freiheitsgraden (DOF)
• Kopf mit 3 DOF (horizontal, vertikal, Mund)
• Festem Standfuß

Drei Betriebsmodi, wählbar über zwei Taster (Pins 2 & 3) oder 1Sheeld-Toggle:

1. Standby-Modus: Automatische Bewegungssequenzen zur Vorführung
2. Gamepad-Modus: Manuelle Steuerung per 1Sheeld-Gamepad-Shield
3. Imitations-Modus: Roboter ahmt Armbewegungen des Trägers nach (Smartphone im Handschuh, Orientierungssensor)

Entwickelt für New York Maker Faire, um Kinder für Technik zu begeistern. Alle Dateien (CAD, Schaltpläne, Code, DXF für Lasercutter) sind beigefügt.

Schritt 1: Roboter-Kopf

Basierend auf Open-Source-Roboterkopf „Fritz“ von xyzbot. Lasercut-Teile aus 3mm Sperrholz. Augen (3D-Druck), Lippen, Augenbrauen wurden zur Kosten-/Zeitersparnis weggelassen. Zusammenbau gemäß Video-Anleitung, Basis und 3D-Druck-Teile überspringen.

Dateien: Open_Source_Files.zip, FFRDB2LIKJ8MS1G.dxf

Schritt 2: Roboter-Körper

Modular, transportabel (Maker Faire). Artelon-Stäbe + 3mm Sperrholz. Nut- und Feder-Verbindungen für Brust, Schultern, Nacken, Rücken. Schrauben: 4×20mm (Holz–Artelon), 12×30mm (Artelon–Basis), 4×10mm (Servos–Holz).

Artelon-Skelett: Grundstab (50mm), Skelett (25mm), Breitenstäbe (15mm). Zeichnungen: F7DSZV7IKMXH73S.pdf ff.

Schritt 3: Roboter-Basis

Solidworks-Design, 6mm Blech, Gewichtsreduzierung durch Aussparungen. Befestigung: 3 Schrauben am Tisch oder 2× 4″ C-Klemmen. 12×30mm Schrauben an Artelon-Skelett. DXF: FMZODFWIKMXHHIV.dxf

Schritt 4: Roboter-Arme

Größte Herausforderung: modular, schnell (de)montierbar, vielseitig (Schwert/Haken, Fäuste, Greifer). 3mm Sperrholz, Alu-Pan-Tilt für Schultern, Balsa für Waffen. Forearm-Joint via Autodesk 123D Make in Scheiben geschnitten, gelasert. Solidworks-Modell für Modifikationen/Drehmomentberechnung beigefügt. Benötigt ~3 kg/cm Servos (größere verbaut).

Schritt 5: Sauron-Helm & Rüstung (Cosplay)

Nach Anleitungen von Instructables gebaut, an Roboterdimensionen angepasst. Freund Kareem half bei Umsetzung.

Schritt 6: Elektronik

• Arduino Mega + 1Sheeld steuert alle Servos (Kopf, Arme)
• 5V/5A Netzteil für Servos + Arduino (gemeinsames GND)
• Kleines Steckbrett für VCC/GND-Verteiler
• 1Sheeld nutzt Smartphone-Sensoren via Bluetooth

Genutzte 1Sheeld-Shields:

1. Gamepad: Virtueller Joystick für manuelle Steuerung
2. Orientation: Smartphone im Handschuh → Sensorwerte → Servowinkel
3. Music Player: Sauron-Soundtrack bei Mundbewegung
4. Toggle Button: Moduswahl (ersetzt physische Taster)
5. Terminal: Debug-Ausgabe (da 1Sheeld Bluetooth & USB-Serial blockiert)

Schritt 7: Arduino-Code & Hochladen

Wichtig: 1Sheeld auf Upload-Modus (UART-Switch weg vom Logo) schalten vor Upload, danach zurück auf Operating-Modus (Switch zum Logo).

Code-Highlights:

• 9 Servos: 3 pro Arm, 2 Nacken, 1 Mund
• Interrupts an Pin 2 & 3 für Moduswechsel
• Standby: 9 Positionen mit Mundbewegung & Musik
• Gamepad: 8 Tasten → vorgefertigte Posen
• Imitation: Orientation-Sensor Y/Z → linker Arm

#define CUSTOM_SETTINGS
#define INCLUDE_GAMEPAD_SHIELD
#define INCLUDE_MUSIC_PLAYER_SHIELD
#define INCLUDE_TERMINAL_SHIELD
#define INCLUDE_ORIENTATION_SENSOR_SHIELD
#include 
#include 

Servo rArm1, rArm2, rArm3, lArm1, lArm2, lArm3, neckH, neckV, mouth;
const int modePin1=2, modePin2=3;
volatile bool gamepadEn=false, imitEn=false;

void setup() {
  OneSheeld.begin();
  pinMode(modePin1,INPUT); pinMode(modePin2,INPUT);
  // LEDs "Sauron-Auge"
  pinMode(A0,OUTPUT); pinMode(A1,OUTPUT); digitalWrite(A0,HIGH); digitalWrite(A1,HIGH);
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(modePin1), gampadISR, CHANGE);
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(modePin2), imitISR, CHANGE);
  // Servo-Pins 4-12
  rArm1.attach(4); rArm2.attach(5); rArm3.attach(6);
  lArm1.attach(7); lArm2.attach(8); lArm3.attach(9);
  neckH.attach(10); neckV.attach(11); mouth.attach(12);
  // Home-Position
  rArm1.write(95); rArm2.write(150); rArm3.write(20);
  lArm1.write(90); lArm2.write(45); lArm3.write(180);
  neckH.write(105); neckV.write(30); mouth.write(100);
}

void loop() {
  if (digitalRead(modePin1)==HIGH) gamePadMode();
  else if (digitalRead(modePin2)==HIGH) imitationMode();
  else standbyMode();
}

// standbyMode(): 9 Positionen mit MusicPlayer & Mundanimation
// gamePadMode(): GamePad-Tasten → feste Posen
// imitationMode(): Orientation.getY()/getZ() → map() auf Servos
// ISR toggeln Flags gamepadEn / imitEn

Vollständiger Code in F5KJZGXIKMXG3DG.ino.

Schritt 8: Sauron auf der Maker Faire New York

Erfolgreiche Vorführung mit begeisterten Kindern.

Schritt 9: Zukünftige Arbeit

• Aufbau-Video drehen
• Kopf: restliche Motoren + 3D-gedruckte Augenparts
• Basis: 4 Mecanum-Räder für Mobilität (Solidworks-Design fertig)

Schaltplan